ITLU940012A1 - Aeratore sommerso - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Aeratore sommerso

L'aeratore sommerso e' una macchina per trasferire l'ossigeno atmosferico in acqua in forma solubilizzata ed e' prevalentemente utilizzato per l'ossigenazione delle vasche a fanghi attivi degli impianti di depurazione delle acque reflue, ma trova impiego anche per l'ossigenazione dei laghi e corsi d'acqua asfittici, nell'ossigenazione di vasche per peseicoltura , per trasferire C02 in acqua allo scopo di neutralizzare soluzioni alcaline, ecc.

Esistono allo scopo aeratori superficiali (turbine superficiali e aeratori superficiali a spazzola), nonché1 gli aeratori sommersi. Questi ultimi, come indica la stessa definizione, sono macchine che lavorano completamente sommerse, collegate all'esterno da un cavo elettrico di alimentazione e da un tubo verticale per l’aspirazione dell'aria e funzionano sul principio dell'elettore azionato da un flusso di acqua motrice.

Secondo la tecnologia oggi in uso esistono aeratori costituiti da una pompa sommersa collegata a un classico eiettore: ma questa tecnologia e quasi in disuso a causa del basso rendimento e di un flusso assiale che non permette una buona e uniforme agitazione della vasca. Esistono inoltre gli aeratori sommersi a flusso radiale, che presentano un rendimento apprezzabile, anche se inferiore ad altri sistemi di ossigenazione, e permettono inoltre una agitazione uniforme dell'acqua nell'intera vasca. Questi ultimi hanno una girante doppia (da una parte pompa l'acqua motrice e dall'altra distribuisce l'aria), girante detta anche "stellare" per la sua forma o girante Fring, che alimenta una serie di canali disposti radialmente. Il funzionamento e' quello di un eiettore impulsato: in ogni canale radiale arrivano in successione impulsi di acqua/aria/acqua/aria.., e ogni impulso di acqua si comporta nel canale come un pistone che scorrendo aspira aria, mentre l'impulso d'acqua successivo si frantuma e si miscela con l'aria che lo precede comprimendola e contemporaneamente, scorrendo nel condotto, aspira dietro di se altra aria.

Queste giranti stellari in uso sono un compromesso tra l'esigenza di pompare l'acqua motrice e la necessita' di inserire nella stessa girante il distributore dell'aria e come tali presentano un rendimento mediocre in fase di pompaggio. Ciò' si ripercuote negativamente sul rendimento complessivo della macchina.

Il trovato, oggetto del presente brevetto, prevede una girante doppia, avente la parte inferiore, che funge da pompa, simile a quello di una normale pompa centrifuga (tav. I—1) e quindi a elevata efficienza. L'unica differenza e' che mentre la girante di una pompa centrifuga presenta alette di altezza decrescente dal centro alla periferia (per mantenere sostanzialmente costante la sezione dei canali); la parte pompante della girante, oggetto del trovato, presenta invece alette di altezza costante e una progressiva strozzatura verso la periferia si ottiene con l'inserzione della girante superiore per la distribuzione dell'aria (tav. 1-2).

Inoltre il trovato prevede che la parte pompante sia quella inferiore della girante doppia, quindi l'acqua viene aspirata da sotto (tav. II-2) dove e priva di ossigeno e di bollicine d'aria; mentre gli altri aeratori sommersi aspirano l'acqua dall'alto, cioè quella proveniente dai diffusori che e' già' carica di ossigeno e con aria in emulsione, che deprimono il rendimento dell'eiettore e non permettono il trasferimento di ossigeno nell'acqua motrice, già satura (trasferimento che avviene soltanto nella corrente indotta).

Il rendimento risulta migliorato anche per la forma dei canali radiali (tav. II-3) che non sono semplici canali a sezione costante come negli attuali aeratori sommersi, ma veri e propri diffusori a sezione crescente dal centro alla periferia, ove l'energia cinetica dell'acqua si avrebbe obbligato a sollevare, smontare, reingrassare e rimontare l aeratore. Infatti i cuscinetti di pompe e aeratori sommersi, lavorando all'interno della carcassa motore si trovano a operare a temperature > di 80°C e in queste condizioni il grasso non dura piu' di 15.000 ore circa. Ma e' noto che la durata di un grasso aumenta di circa 7 volte passando da una temperatura di lavoro di 80eC a 40°C. Per limitare la temperatura dei cuscinetti a < 40gradi sono stati posizionati esternamente alla caracssa motore in manicotti (tav. II-7) lambiti e raffreddati direttamente dall'acqua. Inoltre può' essere utilizzato grasso sintetico a lunga vita. Nel complesso, l aeratore sommerso, oggetto del presente brevetto, presenta un rendimento (espresso come Kg .02 solubilizzato/Kw .h consumato) molto superiore agli attuali aeratori sommersi e inoltre non necessita di alcuna manutenzione durante la sua lunga vita operativa.

distribuzione dell'aria, con il risultato di avere la parte pompante a elevata efficienza.

2)- Aeratore sommerso come alla rivendicazione 1, ove la parte pompante della girante doppia e' quella inferiore, per aspirare acqua senza aria in emulsione e con poco o niente ossigeno in soluzione, al fine di incrementare ulteriormente il rendimento della macchina.

3)- Aeratore sommerso, come alle rivendicazioni 1 e 2, con canali radiali a sezione crescente dal centro alla periferia per ottenere dei veri e propri diffusori, ove l'energia cinetica dell'acqua si trasforma in energia di pressione, con benefico incremento del rendimento della macchina.

4)- Aeratore sommerso come alla rivendicazione 2, con il distributore dell'aria della girante doppia posizionato sopra la parte pompante, in modo che la tenuta meccanica durante il funzionamento si trova a lavorare tra olio ed aria e non tra olio ed acqua sporca, con notevole incremento della durata della tenuta stessa.

5)- Aeratore sommerso come alle rivendicazioni 2 e 4, avente un manicotto entro cui gira distanziato l'albero motore all'uscita della tenuta meccanica, che trattiene un cuscino d'aria tra la tenuta e l'acqua durante le pause di funzionamento dell 'aeratore, al fine di incrementare ulteriormente la durata della tenuta meccanica.

6)- Aeratore sommerso come alle rivendicazioni 2, 4 e 5, avente i cuscinetti in manicotti esterni alla carcassa motore, lambiti e raffreddati direttamente dall’acqua per contenere la temperatura di lavoro ed aumentare quindi in modo considerevole la durata del grasso che li lubrifica.

Il tutto come spiegato nella relazione ed evidenziato nei disegni.

trasforma in energia di pressione.

La girante doppia, oggetto del trovato, ha, come già' detto, il distributore dell'aria (tav. II-4) posizionato sopra la girante pompante e pertanto, durante il funzionamento, la tenuta meccanica (tav. II-5) agisce tra olio e aria (e non tra olio e acqua sporca) con notevole incremento della durata della tenuta stessa. Durante le pause di funzionamento, un manicotto (tav. II-6), entro cui gira distanziato l'albero motore all'uscita della tenuta, trattiene alla pressione di immersione un cuscino d'aria tra la tenuta e l'acqua. In tal modo l'acqua sporca non raggiunge mai la tenuta, salvo casi sporadici ininfluenti (cioè solo in occasione di fermate di lunga durata durante le quali il cuscino d'aria si annulla per solubilizzazione in acqua). In definitiva, grazie alla girante doppia con distributore dell'aria nella parte superiore e al suddetto manicotto, la tenuta meccanica in carburo di tungsteno su carburo di tungsteno (o in altro composto duro come carburo di silicio) ha una durata di progetto di circa 120.000 ore, corrispondente alla durata di tutte le altre parti elettromeccaniche costituenti l eratore sommerso. Purtroppo la durata del grasso dei cuscinetti avrebbe vanificato in gran parte detto vantaggio, perche’ dopo ogni 15.000 ore di funzionamento, pur con tutte le altre parti indenni, tenuta compresa,

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1)- Aeratore sommerso per la solubilizzazione di gas in acqua e di ossigeno in particolare, caratterizzato da una girante doppia ove la parte pompante e simile a una girante di pompa centrifuga, ma con alette di altezza costante dal centro alla periferia e dove la riduzione della sezione dei canali dell'acqua sulla periferia viene ottenuta inserendovi la seconda girante per la distribuzione dell'aria, con il risultato di avere la parte pompante a elevata efficienza. 2)- Aeratore sommerso come alla rivendicazione 1, ove la parte pompante della girante doppia e' quella inferiore, per aspirare acqua senza aria in emulsione e con poco o niente ossigeno in soluzione, al fine di incrementare ulteriormente il rendimento della macchina. 3)- Aeratore sommerso, come alle rivendicazioni 1 e 2, con canali radiali a sezione crescente dal centro alla periferia per ottenere dei veri e propri diffusori, ove l'energia cinetica dell'acqua si trasforma in energia di pressione, con benefico incremento del rendimento della macchina. 4)- Aeratore sommerso come alla rivendicazione 2, con il distributore dell'aria della girante doppia posizionato sopra la parte pompante, in modo che la tenuta meccanica durante il funzionamento si trova a lavorare tra olio ed aria e non tra olio ed acqua sporca, con notevole incremento della durata della tenuta stessa. 5)- Aeratore sommerso come alle rivendicazioni 2 e 4, avente un manicotto entro cui gira distanziato l'albero motore all'uscita della tenuta meccanica, che trattiene un cuscino d'aria tra la tenuta e l'acqua durante le pause di funzionamento dell 'aeratore, al fine di incrementare ulteriormente la durata della tenuta meccanica. 6)- Aeratore sommerso come alle rivendicazioni 2, 4 e 5, avente i cuscinetti in manicotti esterni alla carcassa motore, lambiti e raffreddati direttamente dall'acqua per contenere la temperatura di lavoro ed aumentare quindi in modo considerevole la durata del grasso che li lubrifica. Il tutto come spiegato nella relazione ed evidenziato nei disegni.